半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】實施方式的半導(dǎo)體裝置，具備：第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成；第二半導(dǎo)體層，形成在上述第一半導(dǎo)體層上，由與上述第一氮化物半導(dǎo)體相比帶隙大的第二氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成；源極電極，形成在第二半導(dǎo)體層上；漏極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體層上；第一柵極電極，形成在上述源極電極與漏極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，與上述第二半導(dǎo)體層進行肖特基接合；第二柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述源極電極與上述第一柵極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，與第一柵極電極電連接；以及第三柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述漏極電極與上述第一柵極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，與第一柵極電極電連接。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
[0001] 本申請要求以日本專利申請2013 - 59337號（申請日：2013年3月22日）為基礎(chǔ) 申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該基礎(chǔ)申請而包括基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明的實施方式涉及半導(dǎo)體裝置。

【背景技術(shù)】
[0003] 在開關(guān)電源或逆變器電路等中使用的開關(guān)元件要求高耐壓、低導(dǎo)通電阻。并且，使 用氮化物半導(dǎo)體的開關(guān)元件能夠通過其優(yōu)良的材料特性來改善耐壓和導(dǎo)通電阻之間的此 消彼長的關(guān)系。因此，認(rèn)為有望實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻化和高耐壓化。
[0004] 作為使用氮化物半導(dǎo)體的開關(guān)元件，有使用AlGaN / GaN異質(zhì)構(gòu)造的HEMT (High Electron Mobility Transistor:高電子遷移率晶體管)。并且，作為使用AlGaN / GaN異質(zhì) 構(gòu)造的HEMT的柵極電極構(gòu)造之一，有肖特基型柵極電極構(gòu)造。肖特基型柵極電極構(gòu)造中， 柵極電極相對半導(dǎo)體層進行肖特基接合。
[0005] 肖特基型柵極電極構(gòu)造的HEMT，由于不具備作為電荷陷阱的一個原因的柵極絕緣 膜，所以閾值變動比較小。但是，肖特基型柵極電極構(gòu)造的HEMT中，截止時的柵極漏電流成 為問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施方式提供一種降低了柵極漏電流的半導(dǎo)體裝置。
[0007] 實施方式的半導(dǎo)體裝置，具備：第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成；第二半 導(dǎo)體層，形成在上述第一半導(dǎo)體層上，由與上述第一氮化物半導(dǎo)體相比帶隙大的第二氮化 物半導(dǎo)體構(gòu)成；源極電極，形成在第二半導(dǎo)體層上；以及漏極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體 層上。還具備：第一柵極電極，形成在上述源極電極與漏極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層 上，與上述第二半導(dǎo)體層進行肖特基接合；第二柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述源極電 極與上述第一柵極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，與第一柵極電極電連接；以及第三柵 極電極，隔著絕緣膜而形成在上述漏極電極與上述第一柵極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層 上，與第一柵極電極電連接。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是表示第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
[0009] 圖2A、圖2B是說明第一實施方式的半導(dǎo)體裝置的效果的圖。
[0010] 圖3是表示第二實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
[0011] 圖4是表示第三實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
[0012] 圖5是表示第四實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
[0013] 圖6是表示第五實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。
[0014] 圖7是表示第六實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。

【具體實施方式】
[0015] 本說明書中，晶體管的"閾值低"表示相對地閾值在負(fù)的方向的情況，此外，晶體管 的"閾值高"表示相對地閾值在正的方向的情況。
[0016] 例如，在對常導(dǎo)通（norma 11 y on )的、閾值為負(fù)的兩個晶體管的閾值進行比較的情 況下，閾值低表示絕對值大，閾值高表示絕對值小。
[0017] 此外，例如，在對常截止（normally off )的、閾值為正的兩個晶體管的閾值進行比 較的情況下，閾值低表示絕對值小，閾值高表示絕對值大。
[0018] (第一實施方式）
[0019] 圖1是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。本實施方式的半導(dǎo)體 裝置是常導(dǎo)通的HEMT。使用異質(zhì)結(jié)的HEMT，由于溝道遷移率高，所以能使導(dǎo)通電阻小，適合 于功率電子學(xué)用半導(dǎo)體裝置。此外，高的溝道遷移率還適合于高頻動作。
[0020] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置具備基板10、在基板10上形成緩沖層12、在緩沖層12 上形成的第一半導(dǎo)體層14、在第一半導(dǎo)體層14上形成的第二半導(dǎo)體層16。
[0021] 基板10例如由硅（Si)構(gòu)成。除硅以外，例如也能夠應(yīng)用藍寶石（A120 3)或碳化硅 (SiC)。
[0022] 緩沖層12具備使基板10與第一半導(dǎo)體層14之間的晶格不匹配緩和的功能。緩 沖層12例如由氮化鋁鎵（Al xGai-xN (0<X< 1))的多層構(gòu)造形成。
[0023] 第一半導(dǎo)體層14是動作層(溝道層)，第二半導(dǎo)體層16是勢壘層（電子供給層)。第 二半導(dǎo)體層16由與第一半導(dǎo)體層14相比帶隙大的氮化物半導(dǎo)體形成。
[0024] 形成第一半導(dǎo)體層14的第一氮化物半導(dǎo)體例如是非摻雜的氮化鎵或氮化鋁鎵 (AlxGa^N (0蘭X蘭1))。第一氮化物半導(dǎo)體是η型或p型都可以。第一半導(dǎo)體層14的 膜厚例如是0. 5?3μπι。
[0025] 此外，形成第二半導(dǎo)體層16的第二氮化物半導(dǎo)體例如是η型的氮化鋁鎵(AlYG ai_ YN (0 < Y = 1，X < Y))。第二氮化物半導(dǎo)體也可以非摻雜。第二半導(dǎo)體層16的膜厚例如 是 20 ?50nm。
[0026] 另外，第一及第二氮化物半導(dǎo)體不一定限于上述材料，也可以應(yīng)用上述以外的氮 化物半導(dǎo)體。
[0027] 在第一半導(dǎo)體層14與第二半導(dǎo)體層16之間，形成異質(zhì)結(jié)界面。在晶體管的導(dǎo)通 動作時，在異質(zhì)結(jié)界面處形成二維電子氣作為載流子。
[0028] 在第二半導(dǎo)體層16上，形成源極電極18和漏極電極20。源極電極18和漏極電極 20例如是金屬電極，金屬電極是例如以鋁（A1)為主成分的電極。在源極電極18以及漏極 電極20、與第二半導(dǎo)體層16之間，是歐姆接觸。源極電極18與漏極電極20的距離例如是 10 μ m左右。
[0029] 并且，在源極電極18與漏極電極20之間的第二半導(dǎo)體層16上，形成第一柵極電 極22。第一柵極電極22相對于第二半導(dǎo)體層16進行肖特基接合。第一柵極電極的柵長例 如是1 μ m。
[0030] 第一柵極電極22例如是金屬電極。金屬電極例如是鎳（Ni)電極、鈦（Ti)電極或 鉬（Pt)。也可以是這些金屬的合金或?qū)盈B構(gòu)造。此外，為了柵極電極的低電阻化，也可以使 電阻低的金（Au)等在上層層疊。
[0031] 此外，在源極電極18與第一柵極電極22之間的第二半導(dǎo)體層16上，隔著絕緣膜 24形成有第二柵極電極26。第二柵極電極26與第一柵極電極22電連接。第二柵極電極 26的柵長例如是1 μ m。
[0032] 并且，在漏極電極20與第一柵極電極22之間的第二半導(dǎo)體層16上，隔著絕緣膜 24形成有第三柵極電極28。第三柵極電極28與第一柵極電極22電連接。第三柵極電極 28的柵長例如是1 μ m。
[0033] 絕緣膜24作為第二及第三柵極電極26、28的柵極絕緣膜發(fā)揮功能。絕緣膜24例 如是作為材料而形成容易且穩(wěn)定性高的氮化硅膜。但是，絕緣膜24不限于氮化硅膜，例如 可以應(yīng)用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氧化鋁膜等其他材料。
[0034] 第二柵極電極26以及第三柵極電極28例如是金屬電極。金屬電極例如是鎳（Ni) 電極、鈦（Ti)電極或鉬（Pt)。也可以是這些金屬的合金或?qū)盈B構(gòu)造。此外，為了柵極電極 的低電阻化，也可以使電阻低的金（Au)等在上層層疊。
[0035] 另外，圖1中，虛線的框線A表示用第一柵極電極22控制的晶體管構(gòu)造，虛線的框 線B表示用第二柵極電極26控制的晶體管構(gòu)造，虛線的框線C表示用第三柵極電極28控 制的晶體管構(gòu)造。
[0036] 圖2A、圖2B是說明本實施方式的半導(dǎo)體裝置的效果的圖。圖2A是表示本實施方 式的用第一柵極電極22控制的晶體管構(gòu)造以及用第三柵極電極26控制的晶體管構(gòu)造的、 漏極電流的柵極電壓依存性的說明圖。圖2B是說明本實施方式的HEMT的漏極電流的柵極 電壓依存性的說明圖。在每個圖中，橫軸都是柵極電壓，縱軸都是漏極電流。
[0037] 圖2A中，用虛線A表示用第一柵極電極22控制的晶體管構(gòu)造（以下，也稱為構(gòu)造 A)的特性。構(gòu)造 A的第一閾值（Vthl)具備負(fù)的值。S卩，作為常導(dǎo)通的晶體管。構(gòu)造 A是肖 特基型棚極電極構(gòu)造的晶體管。
[0038] 構(gòu)造 A中，若柵極電壓超過第一閾值（Vthl)并向正側(cè)增大，則漏極電流增加。另 一方面，若柵極電壓超過第一閾值（Vthl)并向負(fù)側(cè)增加，則暫時變得不流動的漏極電流再 次開始流動。換言之，在夾斷（pinch off)后，若柵極電壓的負(fù)的絕對值變大則漏極電流轉(zhuǎn) 為增加。該電流是在柵極電極與漏極電極間流動的柵極漏電流。僅以柵極電極以肖特基結(jié) 形成的構(gòu)造 A，難以抑制該柵極漏電流。
[0039] 另一方面，圖2A中，用單點劃線C表示用第三柵極電極28控制的晶體管構(gòu)造（以 下，也稱為構(gòu)造 C)的特性。構(gòu)造 C的第三閾值（Vth3)具備負(fù)的值。即，作為常導(dǎo)通的晶 體管。并且，構(gòu)造 B中，在柵極電極與半導(dǎo)體層之間具備絕緣層，是MIS (Metal Insulator Semicomnductor :金屬絕緣體半導(dǎo)體）型柵極電極構(gòu)造的晶體管。
[0040] 構(gòu)造 C中，也當(dāng)柵極電壓超過第三閾值（Vth3)并向正側(cè)增大時、漏極電流增加。但 是，由于在第三柵極電極28與第二半導(dǎo)體層16之間有絕緣膜24,所以即使柵極電壓超過第 三閾值（Vth3)并向負(fù)側(cè)增加，在柵極電極28與漏極電極20間流動的柵極漏電流也是微小 的。
[0041] 另外，圖2A中，雖未顯示，但用第二柵極電極控制的晶體管構(gòu)造（以下，也稱為構(gòu) 造 B)也是MIS型柵極電極構(gòu)造的晶體管，其特性也與構(gòu)造 C的特性相同。
[0042] 本實施方式的HEMT中，MIS型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 B、肖特基型柵極電極構(gòu)造的構(gòu) 造 A、MIS型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 C成為在源極電極18與漏極電極20間串聯(lián)連接的晶體管 構(gòu)造。因而，關(guān)于該HEMT的漏極電流的柵極電壓依存性，若假定構(gòu)造 B和構(gòu)造 C的特性相 同，則如圖2B所示那樣，是使圖2A的構(gòu)造 A和構(gòu)造 C的特性重疊而得到的特性。即，用構(gòu) 造 A和構(gòu)造 C中的漏極電流較小的一方的漏極電流，來規(guī)定HEMT整體的漏極電流。
[0043] 本實施方式中，第一閾值（Vthl)比第二及第三閾值（Vth2, Vth3)高。因而，第一 閾值（Vthl)和第三閾值（Vth3)的大小關(guān)系如圖2A、B所示那樣。
[0044] 從HEMT整體來看，如圖2B所示那樣，柵極電壓是0V時漏極電流流動，處于導(dǎo)通狀 態(tài)。并且，若使柵極電壓從0V向負(fù)方向增加，則首先在肖特基型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 A的 第一閾值（Vthl)處成為夾斷狀態(tài)，晶體管變得截止。進而，若使柵極電壓向負(fù)側(cè)增加，則使 得在肖特基型柵極電極構(gòu)造的第一柵極電極22流動?xùn)艠O漏電流。
[0045] 另一方面，MIS型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 C與構(gòu)造 A相比、在負(fù)側(cè)的第三閾值（Vth3) 處成為夾斷狀態(tài)。因此，HEMT整體中，即便使柵極電壓向負(fù)側(cè)增加，在第三閾值（Vth3)的負(fù) 偵牝要在第一柵極電極22流動的柵極漏電流也通過構(gòu)造 C而被截斷。因此，作為結(jié)果而柵 極漏電流被抑制。
[0046] 這樣，本實施方式的HEMT中，通過將肖特基型柵極電極構(gòu)造和MIS型柵極電極構(gòu) 造串聯(lián)連接，能夠抑制柵極漏電流。此外，不是通過由于向界面態(tài)（interface state)的電 荷的陷阱等而容易發(fā)生閾值變動的MIS型柵極電極構(gòu)造的第二及第三閾值（Vth2, Vth3)， 而是通過難以發(fā)生閾值變動的肖特基型柵極電極構(gòu)造的第一閾值（Vthl)，來規(guī)定HEMT整 體的閾值。
[0047] 因而，即使第二及第三閾值（Vth2, Vth3)的閾值變動，HEMT整體也難以觀察到該 影響。由此，柵極漏電流被抑制，并且，實現(xiàn)閾值變動小的HEMT。
[0048] 另外，如圖2A、B所示，第二及第三閾值（Vth2，Vth3)優(yōu)選比向第一、第二以及第三 柵極電極22、26、28截止時施加的電壓（圖2中的白箭頭)高。這是因為，由此，在HEMT截止 時，保持構(gòu)造 B及構(gòu)造 C的夾斷狀態(tài)，柵極漏電流能夠進一步抑制。
[0049] 此外，第二及第三閾值（Vth2, Vth3)、與第一閾值（Vthl)之差的絕對值（圖2中的 AVth)優(yōu)選大于等于0. IV且小于等于IV。這是因為，若不足0. IV，則有可能發(fā)生以下情況， 即：在第二及第三閾值（Vth2，Vth3)變動的情況下，閾值變得比第一閾值（Vthl)高，HEMT整 體的閾值由容易變動的第二或第三閾值（Vth2，Vth3)來規(guī)定。此外，若超過IV，則基于MIS 型柵極電極構(gòu)造(構(gòu)造 B，C)的肖特基型柵極電極構(gòu)造(構(gòu)造 A)的柵極漏電流的截斷有可能 變得不充分。即，若第二及第三閾值（Vth2, Vth3)與第一閾值（Vthl)過于相離，則在使柵 極電壓從第一閾值（Vthl)向負(fù)側(cè)移位的情況下，由于短時間內(nèi)不產(chǎn)生構(gòu)造 B、C的夾斷，所 以柵極漏電流的截斷有可能變得不充分。
[0050] 另外，本實施方式的HEMT中，肖特基型柵極電極構(gòu)造、MIS型柵極電極構(gòu)造各自的 閾值、即第一、第二、第三閾值能夠通過提供元件構(gòu)造、材料、雜質(zhì)濃度等而利用解析或數(shù)值 計算算出。
[0051] 此外，第二及第三柵極電極26、28的柵長優(yōu)選比第一柵極電極22的柵長更長。這 是因為，由此，MIS型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 B、C的截斷特性提高，柵極漏電流的截斷特性提 商。
[0052] (第二實施方式）
[0053] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置，除了第一柵極電極是p型的第三氮化物半導(dǎo)體與金屬 的層疊構(gòu)造以外，與第一實施方式相同。因而，對于與第一實施方式重復(fù)的內(nèi)容省略描述。
[0054] 圖3是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖3所示，本實施 方式的半導(dǎo)體裝置中，第一柵極電極是P型的第三氮化物半導(dǎo)體22a與金屬22b的層疊構(gòu) 造。
[0055] S卩，虛線的框線A所示的用第一柵極電極控制的晶體管構(gòu)造(構(gòu)造 A)具備所謂的 結(jié)型柵極電極構(gòu)造。結(jié)型柵極電極構(gòu)造也與肖特基型柵極電極構(gòu)造相同，由于不具備作為 電荷陷阱的一個原因的柵極絕緣膜，所以閾值變動小。
[0056] p型的第三氮化物半導(dǎo)體22a例如是含有鎂（Mg)作為p型雜質(zhì)的氮化鎵（GaN)。
[0057] 根據(jù)本實施方式，通過p型的第三氮化物半導(dǎo)體22a，第一半導(dǎo)體層(溝道層)14的 電勢被提升。因此，容易使構(gòu)造 A的第一閾值（Vthl)向正方向移動。即，容易使第一閾值 (Vthl)提高。由此，容易形成常截止的HEMT。
[0058] 此外，與第一實施方式相同，實現(xiàn)柵極漏電流被抑制并且閾值變動小的HEMT。
[0059] (第三實施方式）
[0060] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置，除了第二及第三柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層的膜 厚薄于第一柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層的膜厚以外，與第一實施方式相同。因而，對于 與第一實施方式重復(fù)的內(nèi)容，省略描述。
[0061] 圖4是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖4所示，本實施 方式的半導(dǎo)體裝置中，第二及第三柵極電極26、28正下方的第二半導(dǎo)體層16的膜厚薄于第 一柵極電極22正下方的第二半導(dǎo)體層16的膜厚。
[0062] S卩，虛線的框線B所示的用第二柵極電極26控制的晶體管構(gòu)造(構(gòu)造 B)、虛線的 框線C所示的用第三柵極電極28控制的晶體管構(gòu)造(構(gòu)造 C)具備所謂的凹陷（recess)構(gòu) 造。
[0063] 根據(jù)本實施方式，通過使構(gòu)造 B和構(gòu)造 C為凹陷構(gòu)造，容易使MIS型柵極電極構(gòu)造 的構(gòu)造 B及構(gòu)造 C的閾值提高。此外，通過改變凹陷構(gòu)造的深度，閾值的調(diào)整也變得容易。
[0064] 因而，容易將構(gòu)造 A的第一閾值（Vthl)、與構(gòu)造 B、C的第二及第三閾值（Vth2， Vth3)之差調(diào)整為最適值。特別是，容易使第一閾值（Vthl)、與第二及第三閾值（Vth2， Vth3)接近。
[0065] 因而，實現(xiàn)更容易抑制柵極漏電流的HEMT。此外，在實現(xiàn)閾值變動小的HEMT這一 點上，與第一實施方式相同。
[0066](第四實施方式）
[0067] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置，除了第二及第三柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層的膜 厚薄于第一柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層的膜厚以外，與第二實施方式相同。因而，對于 與第二實施方式重復(fù)的內(nèi)容，省略描述。
[0068] 圖5是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖5所示，本實施 方式的半導(dǎo)體裝置中，第二及第三柵極電極26、28正下方的第二半導(dǎo)體層16的膜厚薄于第 一柵極電極22正下方的第二半導(dǎo)體層16的膜厚。
[0069] S卩，虛線的框線B所示的用第二柵極電極26控制的晶體管構(gòu)造(構(gòu)造 B)、虛線的框 線C所示的用第三柵極電極28控制的晶體管構(gòu)造(構(gòu)造 C)具備所謂的凹陷構(gòu)造。
[0070] 根據(jù)本實施方式，通過使構(gòu)造 B和構(gòu)造 C為凹陷構(gòu)造，容易使MIS型柵極電極構(gòu)造 的構(gòu)造 B及構(gòu)造 C的閾值提高。此外，通過改變凹陷構(gòu)造的深度，閾值的調(diào)整也變得容易。 因而，容易將構(gòu)造 A的第一閾值（Vthl)、與構(gòu)造 B、C的第二及第三閾值（Vth2，Vth3)之差調(diào) 整為最適值。特別是，容易使第一閾值（Vthl)與第二及第三閾值（Vth2, Vth3)接近。
[0071] 因而，實現(xiàn)更容易抑制柵極漏電流的HEMT。此外，在實現(xiàn)閾值變動小的HEMT這一 點上，與第二實施方式相同。
[0072] (第五實施方式）
[0073] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置，除了在第二及第三柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層中 具備含有氟或氯的半導(dǎo)體區(qū)域以外，與第一實施方式相同。因而，對于與第一實施方式重復(fù) 的內(nèi)容，省略描述。
[0074] 圖6是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖6所示，本實施 方式的半導(dǎo)體裝置中，在第二及第三柵極電極26、28正下方的第二半導(dǎo)體層16中，具備含 有氟（F)或氯（C1)的半導(dǎo)體區(qū)域30。
[0075] 半導(dǎo)體區(qū)域30例如能夠通過將氟（F)或氯（C1)離子注入到第二半導(dǎo)體層16中而 形成。
[0076] 根據(jù)本實施方式，通過設(shè)置半導(dǎo)體區(qū)域30,能夠提高作為MIS型柵極電極構(gòu)造的 構(gòu)造 B及構(gòu)造 C的閾值。即，通過將作為負(fù)離子的氟（F)或氯（C1)導(dǎo)入到第二半導(dǎo)體層16 中，產(chǎn)生抵消電場的作用，能夠提高閾值。
[0077] 此外，通過改變氟（F)或氯（C1)量，閾值的調(diào)整也變得容易。因而，容易將構(gòu)造 A 的第一閾值（Vthl)、與構(gòu)造 B、C的第二及第三閾值（Vth2, Vth3)之差調(diào)整為最適值。特別 是，容易使第一閾值（Vthl)與第二及第三閾值（Vth2, Vth3)接近。
[0078] 因而，實現(xiàn)更容易抑制柵極漏電流的HEMT。此外，在實現(xiàn)閾值變動小的HEMT這一 點上，與第一實施方式相同。
[0079](第六實施方式）
[0080] 本實施方式的半導(dǎo)體裝置，除了第二及第三柵極電極正下方的第二半導(dǎo)體層中具 備含有氟或氯的半導(dǎo)體區(qū)域以外，與第二實施方式相同。因而，對于與第二實施方式重復(fù)的 內(nèi)容，省略描述。
[0081] 圖7是表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意剖面圖。如圖7所示，本實施 方式的半導(dǎo)體裝置中，在第二及第三柵極電極26、28正下方的第二半導(dǎo)體層16中，具備含 有氟（F)或氯（C1)的半導(dǎo)體區(qū)域30。
[0082] 半導(dǎo)體區(qū)域30例如能夠通過將氟（F)或氯（C1)離子注入到第二半導(dǎo)體層16中而 形成。
[0083] 根據(jù)本實施方式，通過設(shè)置半導(dǎo)體區(qū)域30,能夠提高MIS型柵極電極構(gòu)造的構(gòu)造 B 及構(gòu)造 C的閾值。即，通過將作為負(fù)離子的氟（F)或氯（C1)導(dǎo)入到第二半導(dǎo)體層16中，產(chǎn) 生抵消電場的作用，能夠提高閾值。
[0084] 此外，通過改變氟（F)或氯（C1)量，閾值的調(diào)整也變得容易。因而，容易將構(gòu)造 A 的第一閾值（vthl)、與構(gòu)造 B、C的第二及第三閾值（Vth2, Vth3)之差調(diào)整為最適值。特別 是，容易使第一閾值（Vthl)與第二及第三閾值（Vth2, Vth3)接近。
[0085] 因而，實現(xiàn)更容易抑制柵極漏電流的HEMT。此外，在實現(xiàn)閾值變動小的HEMT這一 點上，與第二實施方式相同。
[0086] 以上的實施方式中，例示出第一至第三柵極電極在物理上分離的剖面構(gòu)造進行了 說明。但是，第一至第三柵極電極在物理上一體化的構(gòu)造也可以。
[0087] 此外，以上的實施方式中，以HEMT作為半導(dǎo)體裝置的例子進行了說明，但對于 HEMT以外的電場效應(yīng)晶體管，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。此外，對電場效應(yīng)晶體管組合了肖特基勢 壘二極管等元件而得到的集成電路也包含在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的范圍內(nèi)。
[〇〇88] 說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提示的，并不意欲 限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式能夠以其他各種形態(tài)實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范 圍內(nèi)，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨中， 并且包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其等同范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備： 第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成； 第二半導(dǎo)體層，形成在上述第一半導(dǎo)體層上，由與上述第一氮化物半導(dǎo)體相比帶隙大 的第二氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成； 源極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體層上； 漏極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體層上； 第一柵極電極，形成在上述源極電極與上述漏極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，與 上述第二半導(dǎo)體層進行肖特基接合； 第二柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述源極電極與上述第一柵極電極之間的上述第 二半導(dǎo)體層上，與上述第一柵極電極電連接；以及 第三柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述漏極電極與上述第一柵極電極之間的上述第 二半導(dǎo)體層上，與上述第一柵極電極電連接。
2. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第一閾值比上述第二閾值及第三閾值高。
3. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及上述第三柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層的膜厚薄于上述 第一柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層的膜厚。
4. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及上述第三柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層中，具備含有氟或 氯的半導(dǎo)體區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二閾值及第三閾值高于在截止時對上述第一柵極電極、第二柵極電極及第三柵 極電極施加的電壓。
6. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二閾值及第三閾值、與上述第一閾值之差的絕對值小于等于IV。
7. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及第三柵極電極的柵長比上述第一柵極電極的柵長更長。
8. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第一氮化物半導(dǎo)體是AlxGai_xN，其中0 = X = 1，上述第二氮化物半導(dǎo)體是AlYGai_ YN，其中 0 < Y 芻 1，X < Y。
9. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述絕緣膜是氮化硅膜。
10. 如權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述源極電極與上述第二半導(dǎo)體層之間、以及上述漏極電極與上述第二半導(dǎo)體層之間 是歐姆接觸。
11. 一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 具備： 第一半導(dǎo)體層，由第一氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成； 第二半導(dǎo)體層，形成在上述第一半導(dǎo)體層上，由與上述第一氮化物半導(dǎo)體相比帶隙大 的第二氮化物半導(dǎo)體構(gòu)成； 源極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體層上； 漏極電極，形成在上述第二半導(dǎo)體層上； 第一柵極電極，形成在上述源極電極與上述漏極電極之間的上述第二半導(dǎo)體層上，是P 型的第三氮化物半導(dǎo)體與金屬的層疊構(gòu)造； 第二柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述源極電極與上述第一柵極電極之間的上述第 二半導(dǎo)體層上，與上述第一柵極電極電連接；以及 第三柵極電極，隔著絕緣膜而形成在上述漏極電極與上述第一柵極電極之間的上述第 二半導(dǎo)體層上，與上述第一柵極電極電連接。
12. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第一閾值比上述第二閾值及第三閾值高。
13. 如權(quán)利要求9或11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及上述第三柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層的膜厚薄于上述 第一柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層的膜厚。
14. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及上述第三柵極電極正下方的上述第二半導(dǎo)體層中，具備含有氟或 氯的半導(dǎo)體區(qū)域。
15. 如權(quán)利要求12記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二閾值及第三閾值高于在截止時對上述第一柵極電極、第二柵極電極及第三柵 極電極施加的電壓。
16. 如權(quán)利要求12記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二閾值及第三閾值、與上述第一閾值之差的絕對值小于等于IV。
17. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第二柵極電極及第三柵極電極的柵長比上述第一柵極電極的柵長更長。
18. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第一氮化物半導(dǎo)體是AlxGai_xN，其中0 = X = 1，上述第二氮化物半導(dǎo)體是AlYGai_ YN，其中0<Y^ 1，X< Y，上述第三氮化物半導(dǎo)體是AlzGai -ZN，其中0蘭Z蘭1。
19. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述絕緣膜是氮化硅膜。
20. 如權(quán)利要求11記載的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述源極電極與上述第二半導(dǎo)體層之間、以及上述漏極電極與上述第二半導(dǎo)體層之間 是歐姆接觸。
【文檔編號】H01L29/423GK104064593SQ201310731532
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】齊藤泰伸, 藤本英俊, 吉岡啟, 內(nèi)原士, 安本恭章, 梁瀨直子, 小野祐 申請人:株式會社東芝